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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hochspannungsgleichstromübertragung
mit einer ersten Konvertereinheit und mit einer zweiten Konvertereinheit,
die jeweils an eine Hauptleitung und an eine Rückleitung angeschlossen sind.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der Praxis bekannt. Bei der vorbekannten
Vorrichtung sind die Konvertereinheiten jeweils an eine Hauptleitung
und an eine gemeinsame Rückleitung
angeschlossen, wobei die Rückleitung
mit einer einzigen Abführleitung
einer Hilfsleitungsanordnung verbunden sind, um die beiden Gleichstromkreise über eine
für beide Hauptleitungen
gleiche Erdeelektrode zu schließen. Dadurch
ergeben sich jedoch einige Einschränkungen in den Betriebsmodi
der Vorrichtung insbesondere dann, wenn eine Betriebsstörung bei
der Hilfsleitungsanordnung auftritt und daher eine Hauptleitung als
Rückleitung
eingesetzt werden muss.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art anzugeben, die sich durch eine hohe Variabilität in den Betriebsmodi
insbesondere zum Kompensieren von betriebsbedingten Abschaltungen
auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
jede Konvertereinheit an eine separate eigenständige Rückleitung angeschlossen ist
und dass die Rückleitungen über eine
Polleitung miteinander verbunden sind, die mit einer Polleitungsunterbrechereinheit
unterbrechbar ist.
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Dadurch,
dass nunmehr zwei Rückleitungen vorhanden
sind, die im bipolaren Normalbetrieb jeweils einer Konvertereinheit
zugeordnet, aber über eine
unterbrechbare Polleitung miteinander verbunden sind, lässt sich
beispielsweise bei betriebsbedingten Abschaltungen einer Rückleitung
bei einer dann geschlossenen Polleitungsunterbrechereinheit jedoch
weiterhin ein monopolarer Betrieb mit der verbleibenden leitenden
Rückleitung
und der zugeordneten Hauptleitung aufrechterhalten, oder es lassen sich
auch andere Betriebsmodi einnehmen.
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Zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in
einem Schaltbild ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 das
Schaltbild gemäß 1 in
einem bipolaren Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei in
Betrieb befindlichen Rückleitungen,
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3 das
Schaltbild gemäß 1 in
einem monopolaren Betriebsmodus erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei in
Betrieb befindlichen Rückleitungen,
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4 das
Schaltbild gemäß 1 in
einem monopolaren Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einer einzigen in Betrieb befindlichen Rückleitung und
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5 das
Schaltbild gemäß 1 in
einem monopolaren Betriebsmodus erfindungsgemäßen Vorrichtung mit abgeschalteten
Rückleitungen
und einer als Rückleitung
für eine
erste Hauptleitung geschalteten zweiten Hauptleitung.
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1 zeigt
in einem Schaltbild ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
bipolaren Hochspannungsgleichstromübertragung. Die Vorrichtung
gemäß 1 verfügt über eine erste
Konvertereinheit 1, die hier symbolisch mit zwei Konvertern 2, 3 dargestellt
ist, sowie über
eine zweite Konvertereinheit 4, die hier symbolisch ebenfalls
mit zwei Konvertern 5, 6 repräsentiert ist. Mit jeder Konvertereinheit 1, 4 ist
aus einer der betreffenden Konvertereinheit 1, 4 über eine
Wechselspannungsleitungsanordnung 7, 8, 9, 10 eingespeisten
Wechselspannung im Bereich von typischerweise einigen 10 Kilovolt
bis einigen 100 Kilovolt eine Gleichspannung in der jeweils gleichen
Größenordnung
erzeugbar.
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An
die erste Konvertereinheit 1 sind eine erste Hauptleitung 11 und
eine erste Rückleitung 12 angeschlossen,
in die die von der ersten Konvertereinheit 1 erzeugte Gleichspannung
einspeisbar ist. In die erste Hauptleitung 11 ist eine
Hauptleitungstrenneinheit 13 geschaltet, mit der die erste
Hauptleitung 11 in ihrer Ableitung von der ersten Konvertereinheit 1 unterbrechbar
ist, wobei an dieser Stelle klarstellend erwähnt sei, dass in dieser Beschreibung
mit dem Begriff „Trenneinheit" eine Einrichtung
zum Schalten einer stromfreien Starkstromleitung verstanden wird.
Entsprechend ist in die erste Rückleitung 12 eine
erste Rückleitungstrenneinheit 14 geschaltet,
mit der die erste Rückleitung 12 in
ihrer Ableitung von der ersten Konvertereinheit 1 unterbrechbar
ist.
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Auf
den der ersten Konvertereinheit 1 abgewandten Seiten der
in die erste Hauptleitung 11 gelegten Hauptleitungstrenneinheit 13 und
der in die erste Rückleitung 12 gelegten
ersten Rückleitungstrenneinheit 14 verbindet
eine erste Überbrückungsleitung 15 die
erste Hauptleitung 11 und die erste Rückleitung 12, wobei
in die Überbrückungsleitung 15 eine Überbrückungsleitungstrenneinheit 16 geschaltet
ist, mit der die erste Überbrückungsleitung 15 unterbrechbar
ist.
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Auf
der der ersten Rückleitungstrenneinheit 14 abgewandten
Seite des Anschlusses der ersten Überbrückungsleitung 15 an
die erste Rückleitung 12 ist
in die erste Rückleitung 12 in
einer von der ersten Konvertereinheit 1 sich weiter entfernenden
Abfolge eine zweite Rückleitungstrenneinheit 17,
eine Rückleitungsunterbrechereinheit 18 sowie
eine dritte Rückleitungstrenneinheit 19 gelegt,
wobei an dieser Stelle klarstellend erwähnt es sei, dass in dieser
Beschreibung mit dem Begriff „Unterbrechereinheit" eine Einrichtung
zum Schalten einer stromführenden Starkstromleitung
verstanden wird. Die erste Rückleitung 12 ist
mit ihrem von der dritten Rückleitungstrenneinheit 19 weggeführten Ende
mit einer Erdungselektrode 20 geerdet.
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Entsprechend
sind an die zweite Konvertereinheit 4 ist eine zweite Hauptleitung 21 und
eine zweite Rückleitung 22 angeschlossen,
in die die von der zweiten Konvertereinheit 4 erzeugte
Gleichspannung einspeisbar ist. In die zweite Hauptleitung 21 ist eine
Hauptleitungstrenneinheit 23 geschaltet, mit der die zweite
Hauptleitung 21 in ihrer Ableitung von der zweiten Konvertereinheit 4 unterbrechbar
ist. Entsprechend ist in die zweite Rückleitung 22 eine
erste Rückleitungstrenneinheit 24 geschaltet,
mit der die zweite Rückleitung 22 in
ihrer Ableitung von der zweiten Konvertereinheit 4 unterbrechbar
ist.
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Auf
der der zweiten Konvertereinheit 4 abgewandte Seite der
in die zweite Hauptleitung 21 gelegten Hauptleitungstrenneinheit 23 und
der in die zweite Rückleitung 22 gelegten
ersten Rückleitungstrenneinheit 24 verbindet
eine zweite Überbrückungsleitung 25 die
zweite Hauptleitung 21 und die zweite Rückleitung 22, wobei
in die erste Überbrückungsleitung 25 eine Überbrückungsleitungstrenneinheit 26 geschaltet
ist, mit der die zweite Überbrückungsleitung 25 unterbrechbar
ist.
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Auf
der der ersten Rückleitungstrenneinheit 24 abgewandten
Seite des Anschlusses der zweiten Überbrückungsleitung 25 an
die zweite Rückleitung 22 ist
in die zweite Rückleitung 22 in
einer von der zweiten Konvertereinheit 4 sich weiter entfernenden Abfolge
eine zweite Rückleitungstrenneinheit 27, eine
Rückleitungsunterbrechereinheit 28 sowie
eine dritte Rückleitungstrenneinheit 29 gelegt.
Die zweite Rückleitung 22 ist
mit ihrem von der dritten Rückleitungstrenneinheit 29 abgewandten
Ende mit einer Erdungselektrode 30 geerdet.
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Weiterhin
ist aus 1 ersichtlich, dass zwischen
die ersten Rückleitungstrenneinheiten 14, 24 und
die zweiten Rückleitungstrenneinheiten 17, 27 eine
die erste Rückleitung 12 und
die zweite Rückleitung 22 verbindende
Polleitung 31 gelegt ist. In die Polleitung 31 ist
eine Polleitungsunterbrechereinheit 32 geschaltet, die
beidseitig mit einer ersten Polleitungstrenneinheit 33 und
einer zweiten Polleitungstrenneinheit 34 spannungsfrei
schaltbar ist. Zwischen der Polleitungsunterbrechereinheit 32 und
einer Polleitungstrenneinheit 33, 34, in der Anordnung
gemäß 1 der
ersten Polleitungstrenneinheit 33, ist eine Erdungsleitung 35 geschaltet,
die die Polleitung 35 über
eine Schnellerdungsschalteinheit 36 mit einer mit der Erde
verbundenen Notfallerdungselektrode 37 verbindet.
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Schließlich ist
zwischen die Rückleitungen 12, 22 auf
den den Rückleitungsunterbrechereinheiten 18, 28 abgewandten
Seiten der dritten Rückleitungstrenneinheiten 19, 29 zum
bedarfsweisen Überbrücken der
Abschnitte einer Rückleitung 12, 22 zwischen
einer zweiten Rückleitungstrenneinheit 17, 27, einer
Rückleitungsunterbrechereinheit 18, 28 und
einer dritten Rückleitungstrenneinheit 19, 29 eine
Verbindungsleitung 38 gelegt, die mit einer Verbindungsleitungstrenneinheit 39 unterbrechbar
und zum Überbrücken die
Verbindungsleitung 38 leitend schaltend schließbar ist.
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Der
Vollständigkeit
sei erwähnt,
dass in beziehungsweise an verschiedene Leitungen 11, 12, 21, 22, 31, 35 der
in 1 dargestellten Vorrichtung an für den Durchschnittsfachmann
als zweckmäßig ersichtlichen
Stellen Strommesseinheiten 40 und Spannungsmesseinheiten 41 angeordnet
sind.
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Nachfolgend
werden typische Betriebsmodi erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert, wobei
bei den Trenneinheiten sowie Unterbrechereinheiten vollständig schwarz
ausgefüllte
Symbole für
einen durchgeschalteten leitenden Zustand und lediglich schwarz
umrandete, in der Mitte weiss belassene Symbole für einen
geöffneten
nichtleitenden Zustand stehen.
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2 zeigt
das Schaltbild gemäß 1 in einem
bipolaren Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit allen Strom
führenden,
in Betrieb befindlichen Hauptleitungen 11, 21 und
mit den beiden in Betrieb befindlichen Rückleitungen 12, 22. In
diesem Betriebsmodus sind bis auf die Überbrückungsleitungstrenneinheiten 16, 26,
die Verbindungsleitungstrenneinheit 39 und die in der Regel
nur im Notfall leitend zu schaltenden Schnellerdungsschalteinheit 36,
die nichtleitend geschaltet sind, alle Trenneinheiten 13, 14, 17, 19, 23, 24, 27, 29, 33, 34 und
Unterbrechereinheiten 18, 28, 32 leitend
geschaltet. In diesem Regelbetriebsmodus sind die Hauptleitungen 11, 22 freigeschaltet,
und die aktiven Rückleitungen 12, 22 sind über die
durchgeschaltete Polleitung 31 miteinander verbunden. Somit
können beide
Rückleitungen
im Verhältnis
zu den in den Hauptleitungen 11, 22 fließenden Starkströmen mit hoher
Spannung bei einer typischen Gesamtleistung von mehreren 100 MW
verhältnismäßig geringe
Ausgleichströme
führen.
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3 zeigt
das Schaltbild gemäß 1 in einem
monopolaren Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer in
Betrieb befindlichen Hauptleitung 11, 21, hier
der ersten Hauptleitung 11, und mit zwei in Betrieb befindlichen
Rückleitungen 12, 22.
In diesem Betriebsmodus sind die Überbrückungsleitungstrenneinheiten 16, 26,
die die zweite Hauptleitung 21 leitend schaltende Hauptleitungstrenneinheit 23,
die die zweite Rückleitung 22 leitend
schaltende erste Rückleitungstrenneinheit 24, die
Schnellerdungsschalteinheit 36 und die Verbindungsleitungstrenneinheit 39 nichtleitend
geschaltet, während
die übrigen
Trenneinheiten 13, 14, 17, 19, 27, 29, 33, 34 und
Unterbrechereinheiten 18, 28, 32 leitend
geschaltet sind. Der monopolare Betriebsmodus mit den beiden in
Betrieb befindlichen Rückleitungen 12, 22 wird
im Fall eines Abschaltens einer Hauptleitung 11, 21,
hier der zweiten Hauptleitung 21, eingenommen, um auch
diesen Betriebsmodus eine mögliche
optimale Ableitung der Ausgleichströme zu erzielen.
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4 zeigt
das Schaltbild gemäß 1 in einem
monopolaren Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer einzigen
in Betrieb befindlichen Hauptleitung 11, 21, hier
der ersten Hauptleitung 11, und einer einzigen in Betrieb
befindlichen Rückleitung 12, 22,
hier der ersten Rückleitung 12.
In diesem Betriebsmodus sind die die erste Hauptleitung 11 leitend
schaltende Hauptleitungstrenneinheit 13, die die erste
Rückleitung 12 leitend schaltenden
Trenneinheiten 14, 17, 19, die Rückleitungsunterbrechereinheit 18 leitend
geschaltet sowie die erste Polleitungsunterbrechereinheit 33 zum
bedarfsweisen schnellen Durchschalten der Schnellerdungsschalteinheit 36,
während
die übrigen
Trenneinheiten 16, 23, 24, 26, 27, 29, 34, 39 sowie
die übrigen
Unterbrechereinheiten 28, 32 einschließlich der Schnellerdungsschalteinheit 36 nichtleitend
geschaltet sind. Aus 4 ist ersichtlich, dass somit
auch im Falle der Notwendigkeit einer Abschaltung einer Rückleitung 12, 22 ein
monopolarer aufrechterhalten werden kann. Weiterhin lässt sich
aus 4 auch entnehmen, dass auch bei Abschalten einer
Rückleitung 12, 22 auch
ein bipolarer Betriebsmodus mit stromführenden Hauptleitungen 11, 21 aufrechterhalten
werden kann, bei dem die andere Rückleitung 12, 22 für beide
Hauptleitungen 11, 21 leitend geschaltet ist.
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5 zeigt
das Schaltbild gemäß 1 in einem
monopolaren Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer einzigen
in Betrieb befindlichen Hauptleitung 11, 21, hier
der ersten Hauptleitung 11, und mit abgeschalteten Rückleitungen 12, 22,
wobei die zweite Hauptleitung 21 als Rückleitung für die erste Hauptleitung 11 und
die Erdungsleitung 35 als Behelfsleitung für die Erdung
der Ausgleichströme
geschaltet ist. In diesem Betriebsmodus sind die die erste Hauptleitung 11 leitend schaltende
Hauptleitungstrenneinheit 13, die die erste Rückleitung 12 bis
zu der zweiten Rückleitungstrenneinheit 17 leitend
schaltende erste Rückleitungstrenneinheit 14,
die Polleitungstrenneinheit 33, 34 sowie die die
zweite Überbrückungsleitung 25 leitend
schaltende Überbrückungsleitungstrenneinheiten 26 leitend
geschaltet, während
die übrigen
Trenneinheiten 16, 17, 19, 23, 24, 27, 29, 39 sowie
die Rückleitungsunterbrechereinheiten 18, 28 nichtleitend
geschaltet sind. In diesem Betriebsmodus ist die Schnellerdungsschalteinheit 36 aus
Sicherheitsgründen
für die
erste Konvertereinheit 1 leitend geschaltet.
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Weiterhin
lässt sich
in Zusammenschau obigen Ausführungen
für den
Durchschnittsfachmann erkennen, dass aufgrund der Anordnung der
Trenneinheiten 13, 14, 16, 17, 19, 23, 24, 27, 29, 33, 34, 39 gezielte
bestimmte Arbeitsbereiche der erfindungsgemäßen Vorrichtung spannungsfrei
schaltbar sind, um Wartungsarbeiten durchzuführen. In diesem Zusammenhang
ist es besonders zweckmäßig, dass die
in 1 dargestellte Anordnung frei von Kreuzungen potentiell
hochspannungsführender
Leitungen 11, 12, 15, 21, 22, 25, 31, 38 ist,
was die Gefahr von kritischen Situationen insbesondere bei Wartungsarbeiten
wesentlich reduziert.